某农机具钢轴是农机具重要零件，中频透热炉热处理工艺为920℃x 13h 气体渗碳后冷却。生产中发现，渗碳后工件表面出现纵向开裂，造成工件报废。断口分析发现，裂纹和工件表面垂直，沿渗碳层呈人字形分布，裂纹剥落处-断口形貌为银白色脆性断裂特征，未发现断口处氧化及回火色。初步分析裂纹为渗碳冷却时产生的。化学成分分析，该零件锰的质量分数超标0.2%-0. 3%。金相分析发现，裂纹沿珠光体与马氏体交界处出现开裂，渗层深度约1.78mm。渗碳层金相组织呈深色。表层为细珠光体+块状及网状碳化物，呈深色；中间层为粗大马氏体+残留奥氏体，呈浅白色：心部为粒状上贝氏体组织，呈深灰色。

分析认为，裂纹沿两相交界处马氏体脆性区开裂，这是由于中频透热炉加热后冷却中两相组织的比体积不同，引起交主界处的应力最大，而此区域马氏体组 鳖织脆性大，强度低，造成产生裂纹并迅速扩展，使工件断裂。由于表层合金碳化物锰含量高，使表层奥氏体合金化较低，奥氏体稳定性下降，奥氏体等温转变图左移，使临界冷却速度增大，淬透性下降。中间层奥氏体中大多数碳与合金元素以固溶形式存在，奥氏体稳定性增加，奥氏体等温转变图右移，临界冷却速度减小，提高了淬透性，奥氏体易过冷发生马氏体转变形成马氏体。随温度下降，心部在中温区域转变为粒状上贝氏体。马氏体转变中发生体积膨胀，马氏体夹层内、外挤压，产生巨大的相变组织应力，导致工件沿渗碳层附近开裂；另一方面，表层存在严重网状碳化物相和工件冷却时产生的热应力作用，以及马氏体相变产生拉应力的作用相叠加，使工件沿脆性碳化物网产生裂纹并导致脆性断裂。

防止钢轴中频透热炉热处理后发生断裂的措施如下：(1)工件渗碳出炉后直接油冷，使渗层形成马氏体组织，减少渗层表面和内层间的比体积差及由此引起的应力，随后进行650℃高温加热，以消除淬火应力，可防止工件产生渗碳冷却裂纹。(2)工件渗碳后采用随炉冷却或坑中缓慢冷却。工件表面组织为细珠光十碳化物，心部组织为珠光体+铁素体，工件表面无裂纹，性能优良。